水工混凝土结构设计规范制定说明.docx

附件5水工混凝土结构设计规范（征求意见稿口送审稿报批稿）制定说明主编单位（签章）：长江勘测规划设计研究有限责任公司制定说明一、工作简况1.1 任务来源水工混凝土结构设计规范(SL191-2008)(以下简称水工08规范)由中华人民共和国水利部于2008年11月10日发布，2009年2月10日实施，发布执行14年来未曾修订过。根据水利部关于水利水电工程技术标准规程规范制修订前期工作项目任务书的批复(水规计(2022)213号)，需要对水工08规范进行修订，使修订后的规范更具有科学性、先进性和实用性。长江勘测规划设计研究有限责任公司负责修订水工混凝土结构设计规范(SL191-2008)o1.2 主要工作过程按照修订类标准项目的特点及管理方式，主要工作过程如下：2022年7月，项目正式启动，公司组建项目组，并召开项目启动会和策划会，会后形成会议纪要，明确章节分工安排、时间节点要求和组织方式,并明确规范修订所需开展的专题研究。2022年7月8月，项目组总结调研、查阅文献，编制组多次针对各章节组织集中讨论。2022年7月底，完成“水工混凝土结构设计规范修订大纲”初稿。2022年12月，各章节修订人完成所负责的水工混凝土结构设计规范篇章的修订。2023年1月，形成水工混凝土结构设计规范修订初稿。2023年2月，完成水工混凝土结构设计规范修订大纲和水工混凝土结构设计规范修订初稿(条文)的审查。2023年3月至6月，根据工作大纲的要求和审查意见，规范条文及条文说明的修订。(6) 2023年7月，汇总形成水工混凝土结构设计规范征求意见稿初稿。(7) 2023年8月，组织1次内部咨询讨论。(8) 2023年9月10月，根据咨询会意见，形成并提交水工混凝土结构设计规范征求意见稿。1.3主要起草人及承担工作根据编制工作计划安排，本标准由长江勘测规划设计研究有限责任公司(以下简称“长江设计公司”)主编，河海大学、武汉大学、郑州大学、大连理工大学参编。其中长江设计公司8人，河海大学3人，武汉大学3人，郑州大学3人，大连理工大学2人，共19人。参编人员均从事混凝土结构领域相关的设计科研工作。主要起草人及分工安排见表Io表1主要起草人及分工安排一、制定/修订单位主编单位长江勘测规划设计研究有限责任公司参编单位河海大学、武汉大学、郑州大学、大连理工大学二、主要起草人序号姓名工作分工单位1钮新强总体负责、主编、审定长江设计公司2张传健技术把关，校核长江设计公司3汪基伟专题研究及条文、条文说明修编河海大学4郭进军专题研究及条文、条文说明修编郑州大学5侯建国专题研究及条文、条文说明修编武汉大学6颜天佑条文与条文说明修编长江设计公司7王立成专题研究及条文、条文说明修编大连理工大学8韩菊红专题研究及条文、条文说明修编郑州大学9冷飞专题研究及条文、条文说明修编河海大学IO安旭文专题研究及条文、条文说明修编武汉大学11王辉条文与条文说明修编长江设计公司12李平先专题研究及条文、条文说明修编郑州大学13李世平条文与条文说明修编长江设计公司14张勤专题研究及条文、条文说明修编河海大学15何亚伯专题研究及条文、条文说明修编武汉大学16罗进红条文与条文说明修编长江设计公司17李建波专题研究及条文、条文说明修编大连理工大学18罗承昌条文与条文说明修编长江设计公司19漆天奇联系、统稿，条文与条文说明编写长江设计公司二、主要内容及来源依据2.1主要内容水工08规范由正文13章和7个附录以及条文说明三部分组成，修订后的新规范由正文14章、7个附录、标准用词说明、标准历次版本编写者信息、条文说明等部分组成。其中，正文部分增加1章“5结构分析”，附录增加“附录G弧形闸门预应力混凝土闸墩颈部截面应力计算的应力修正法”，主要内容如下：1总则2术语与符号2.1 术语2.2 符号3基本设计规定3.1 一般规定3.2 承载能力极限状态计算规定3.3 正常使用极限状态验算规定3.4 耐久性设计要求4材料4.1 混凝土4.2 钢筋5结构分析5.1 基本原则5.2 线弹性分析方法5.3 非线性分析方法5.4 基于试验模型的结构设计5.5 其他分析方法6素混凝土结构构件承载能力极限状态计算6.1 基本规定6.2 受压构件6.3 受弯构件6.4 局部受压6.5 素混凝土结构构造钢筋7钢筋混凝土结构构件承载能力极限状态计算7.1 承载力计算的一般规定7.2 正截面受弯承载力计算7.3 正截面受压承载力计算7.4 正截面受拉承载力计算7.5 斜截面承载力计算7.6 受扭承载力计算7.7 受冲切承载力计算7.8 局部受压承载力计算8钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算8.1 正截面抗裂验算8.2 正截面裂缝宽度控制验算8.3 受弯构件挠度验算9预应力混凝土结构构件计算9.1 设计规定9.2 预应力损失值计算9.3 正截面承载力计算的一般规定9.4 正截面受弯承载力计算9.5 正截面受拉承载力计算9.6 斜截面承载力计算9.7 抗裂验算9.8 裂缝宽度验算9.9 受弯构件挠度验算10一般构造规定10.1 永久缝和临时缝10.2 混凝土保护层10.3 钢筋的锚固10.4 钢筋的接头10.5 纵向受力钢筋的最小配筋率10.6 吊环与预埋件11结构构件的基本规定11.1 板11.2 梁11.3 柱11.4 梁柱节点11.5 墙11.6 深受弯构件11.7 叠合式受弯构件11.8 装配式构件11.9 立柱独立牛腿11.10 壁式连续牛腿11.11 弧形闸门支座11.12 弧形闸门预应力混凝土闸墩11.13 平面闸门门槽11.14 水电站钢筋混凝土蜗壳11.15 尾水管11.16 坝体内孔洞11.17 箱涵12温度作用设计原则12.1 一般规定12.2 大体积混凝土温度裂缝控制12.3 钢筋混凝土框架结构温度作用分析13非杆件体系钢筋混凝土结构的配筋计算原则13.1 一般规定13.2 按应力图形配筋14钢筋混凝土结构构件抗震设计14.1 一般规定14.2 框架梁14.3 框架柱14.4 框架梁柱节点14.5 较接排架柱14.6 桥跨结构附录A混凝土不同龄期的抗压强度比值附录B钢筋的计算截面面积及理论质量附录C截面抵抗矩的塑性影响系数基本值附录D后张预应力筋常用束形的预应力损失值计算附录E与时间相关的预应力损失值计算附录F混凝土的热学指标计算附录G瓠形闸门预应力混凝土闸墩颈部截面应力计算的应力修正法标准用词说明标准历次版本编写者信息条文说明2.2与原规程内容对比新、旧规范内容对比表原规程新修订规程说明公告公告前言前言目次目次1总则1总则修改相关表述原规程新修订规程说明2术语与符号2.1术语2.2符号2术语和符号2.1术语2.2符号修改相关表述3基本设计规定3.1 一般规定3.2 极限状态设计计算规定3.3 结构耐久性要求3基本设计规定3.1 一般规定3.2 极限状态设计计算规定3.3 结构耐久性要求修改相关表述4材料4.1混凝土4.2钢筋4材料4.1混凝土4.2钢筋修改相关表述5结构分析5.1 基本原则5.2 线弹性分析5.3 非线性分析5.4 基于试验模型的结构设计5.5其他分析方法新增章节5素混凝土结构构件计算5.1 一般规定5.2 受压构件5.3 受弯构件5.4 局部受压5.5 素混凝土结构构造钢筋6素混凝土结构构件6.1 一般规定6.2 受压构件6.3 受弯构件6.4 局部受压6.5 素混凝土结构构造钢筋修改相关表述6钢筋混凝土结构构件承载能力极限状态计算6.1 承载力计算的一般规定6.2 正截面受弯承载力计算6.3 正截面受压承载力计算6.4 正截面受拉承载力计算6.5 斜截面受剪承载力计算6.6 受扭承载力计算6.7 受冲切承载力计算6.8 局部受压承载力计算7钢筋混凝土结构构件承载能力极限状态计算7.1 承载力计算的一般规定7.2 正截面受弯承载力计算7.3 正截面受压承载力计算7.4 正截面受拉承载力计算7.5 斜截面受剪承载力计算7.6 受扭承载力计算7.7 受冲切承载力计算7.8 局部受压承载力计算修改相关表述7钢筋混凝土结构构件正常使用极限状态验算7.1 正截面抗裂验算7.2 正截面裂统宽度控制验算7.3 受弯构件挠度验算8钢筋混凝土结构构件正常使用极限状态验算8.1 正截面抗裂验算8.2 正截面裂缝宽度控制验算8.3 受弯构件挠度验算修改相关表述原规程新修订规程说明8预应力混凝土结构构件计算8.1 设计规定8.2 预应力损失值计算8.3 正截面承载力计算的一般规定8.4 正截面受弯承载力计算8.5 正截面受拉承载力计算8.6 斜截面受剪承载力计算8.7 抗裂验算8.8 裂缝宽度验算8.9 受弯构件挠度验算9预应力混凝土结构构件计算9.1 设计规定9.2 预应力损失值计算9.3 正截面承载力计算的一般规定9.4 正截面受弯承载力计算9.5 正截面受拉承载力计算9.6 斜截面受剪承载力计算9.7 抗裂验算9.8 裂缝宽度验算9.9 受弯构件挠度验算修改相关表述9一般构造规定9.1 永久缝和临时缝9.2 混凝土保护层9.3 钢筋的锚固9.4 钢筋的接头9.5 纵向受力钢筋的最小配筋率9.6 预制构件的接头、吊环与预埋件10一般构造规定10.1 永久缝和临时缝10.2 混凝土保护层10.3 钢筋的锚固10.4 钢筋的接头10.5 纵向受力钢筋的最小配筋率10.6 预制构件的接头、吊环与预埋件修改相关表述原规程新修订规程说明10结构构件的设计构造规定10.1 板10.2 梁10.3 柱10.4 梁、柱节点10.5 墙10.6 深受弯构件10.7 叠合式受弯构件10.8 立柱独立牛腿10.9 壁式连续牛腿10.10 弧形闸门支座10.11 闸门门槽10.12 水电站钢筋混凝土蜗壳10.13 尾水管10.14 坝体内孔洞11结构构件的基本规定11.1 板11.2 梁11.3 柱11.4 梁、柱节点11.5 墙11.6 深受弯构件11.7 叠合式受弯构件11.8 装配式结构11.9 立柱独立牛腿11.10 壁式连续牛腿11.11 弧形闸门支座11.12 弧形闸门预应力混凝土闸墩11.13 闸门门槽11.14 钢筋混凝土蜗壳11.15 钢筋混凝土尾水管11.16 坝体内孔洞11.17 箱涵修改相关表述，新增"11.8装配式结构”、“11.12弧形闸门预应力混凝土闸墩”、“11.15钢筋混凝土尾水管”、“箱涵”11温度作用设计原则11.1 一般规定11.2 大体积混凝土在温度作用下的裂缝控制11.3 考虑温度作用的钢筋混凝土框架计算12温度作用设计原则12.1 一般规定12.2 大体积混凝土在温度作用下的裂缝控制12.3 考虑温度作用的钢筋混凝土框架计算修改相关表述12非杆件体系钢筋混凝土结构的配筋计算原则12.1 一般规定12.2 按应力图形配筋12.3 非线性有限元计算原则13非杆件体系钢筋混凝土结构的配筋计算原则13.1 一般规定13.2 按应力图形配筋13.3 非线性有限元计算原则修改相关表述13钢筋混凝土结构构件抗震设计13.1 一般规定13.2 框架梁13.3 框架柱13.4 框架梁柱节点13.5 较接排架柱13.6 桥跨结构14钢筋混凝土结构构件抗震设计14.1 一般规定14.2 框架梁14.3 框架柱14.4 框架梁柱节点14.5 较接排架柱14.6 桥跨结构修改相关表述原规程新修订规程说明附录A混凝土不同龄期的抗压强度比值附录A混凝土不同龄期的抗压强度比值修改相关表述附录B钢筋的公称直径、公称截面面积及公称质量附录B钢筋的公称直径、公称截面面积及公称质量修改相关表述附录C截面抵抗矩塑性系数匕"值附录C截面抵抗矩塑性影响系数基本值几修改相关表述附录D钢筋混凝土矩形截面小偏心受压构件配筋计算方法的简化删除附录E后张预应力钢筋常用束形的预应力损失值计算附录D后张预应力钢筋常用束形的预应力损失值计算修改相关表述附录F与时间相关的预应力损失值计算附录E与时间相关的预应力损失值计算修改相关表述附录G混凝土的热学指标计算附录F混凝土的热学指标计算修改相关表述附录G弧形闸门预应力混凝士闸墩颈部截面应力计算的应力修正法新增标准用词说明标准用词说明标准历次版本编写者信息条文说明条文说明对应条文修订三、国内外相关标准对比分析1）国外主要混凝土结构设计规范的发展2015年3月，美国混凝土协会ACI318委员会出版了ACI318M-14“BuildingCodeRequirementsforStructuralConcrete”1并取代了ACI318M-Ilo与以前的版本相比，ACI318M-14在规范的结构格式方面进行了大幅度的重组，主要变化是：（1）将结构体系和各种构件（单向板、双向板、梁、柱、墙、隔板、基础和素混凝土）的设计与构造要求均单独成章；梁柱节点和构件连接及钢筋锚固的设计与构造要求也均单独成章。（2）荷载系数及其荷载组合、结构分析、强度折减系数等均分别单独成章。（3）各种构件的截面承载力计算公式均整合到一章中集中介绍。（4）施工要求和检测规定单列一章。（5）抗震设计单列一章，与以前版本的编排方式相同。（6）材料和耐久性要求按混凝土与钢筋分列两章。（7）既有结构的评估与设计单列一章。（8）ACI318-02.ACI318-05.ACI318-08.ACI318-11均在附录C中保留了ACI318-95及其以前的版本中未采用概率极限状态原则的荷载系数及其荷载组合，但ACI318M-14则不再列出未采用概率极限状态原则的荷载系数及其荷载组合的附录C,仅在正文中给出采用概率极限状态原则的荷载系数及其荷载组合。ACI318M-14仍然采用了与原规范相同的荷载组合值系数和强度折减系数，但在ACI318M-14中第2LL1条的条文说明中指出，采用强度折减系数的目的是：（1）考虑由于材料性能和几何尺寸的变异性，构件强度不足的可能性；（2）考虑设计公式的不准确性；（3）反映在各种荷载效应下，构件有效的延性和所要求的可靠度；（4）反映结构中构件的重要性。2019年6月，ACI318委员会出版了ACI318-19aBuildingCodeRequirementsforStructuralConcrete2,并取代了ACI318M-14oACI318-19在总体章节安排上与ACI318M-14基本相同，相应的技术变更在规范文本中的页边空白处进行了标记。1992年，美国陆军师团编制了工程师手册EM1110-2-2104”StrengthDesignforReinforcedConcreteHydraulicStructures,3o2016年，美国陆军师团根据新修订的ACI318M-14,对EM1110-2-2104进行了修订，正文章节安排与EM1110-2-2104:2003的基本一致，但附录内容有所变化。附录A：参考文献；附录B：受弯和轴向荷载的计算公式；附录C：调查实例；附录D：设计实例；附录E：典型水工钢筋混凝土结构的荷载组合；附录F：第3章条文说明；附录G：首字母缩略词和缩写词。欧洲混凝土结构设计规范EN1992Eurocode2aDesignofStructuralConcrete4,的背景可以追溯到1975年罗马条约，欧洲委员会请求欧洲标准化委员会（CEN）起草一系列能够用于欧共体的结构设计标准。1985年发布了第一版的欧洲规范2。经过一段时间的讨论，1993年以英国作为主席身份和秘书，形成了欧洲规范2的当前版本EN1992。EN1992以欧洲模式规范''CEB-FIPModelCode1990”为背景资料，由委员会修订了相应的条款。英国标准化协会编制的BS8110Structuraluseofconcrete,2008年以后已停止修订，到2010年BS8110等英国标准已被EN1992所代替。欧洲模式规范"FIPModelCodeforconcreteStructures20105,是由FIP（结构混凝土国际联合会）在2010年3月发布。在新修订的ModelCode2010中，不仅考虑了经典的安全性和适用性的要求，而且还考虑了耐久性和可持续设计准则。结构混凝土国际联合会特别小组考虑社会演化的因素，在规范编制过程中将考虑结构生命周期作为未来的主要发展方向。模式规范不仅对专业设计者提供了一系列的设计规则，而且还提供了充分的、足够的背景知识，这对于修编现有规范或制定新的规范，模式规范都提供了重要的信息来源。2）我国混凝土结构设计规范的发展我国新修订的国家标准GB50010-2010混凝土结构设计规范于2011年7月1日正式颁布实施，并于2015年进行了局部修订。GB50010-2010在修订过程中，对下列主要内容进行了修订6：完善结构设计的内容以提高结构的整体稳固性及抗御灾害的能力，增加结构设计的安全裕量；采用高强高性能材料，提高资源的利用效率；完善承载能力和正常使用极限状态的计算方法，主要包括受剪承载力、受冲切承载力计算公式的调整，适当增加了构件设计中的安全储备，加强了结构构件的连接构造措施；改进结构设计的基本构造要求；由于采用高强、高性能材料以及技术进步的成果，在全面提高安全度的条件下，并未引起材料消耗的明显增加712。对混凝土结构设计规范中的钢筋保护层厚度、钢筋锚固长度、受力钢筋最小配筋率以及钢筋的连接原则和对各类型接头等基本构造进行了调整13。修改、补充了柱双向受剪、连梁和剪力墙边缘构件和预应力混凝土构件等的抗震设计要求14。文献15在2009年指出，我国原规范GB50010-2002跟不上时代发展的需要，缺乏对于结构整体牢固性、结构使用寿命以及结构目标化设计的具体要求。GB50010-2010在修订过程中，增加了结构整体牢固性的相关内容。GB50010-2010发布实施之后，国内学者根据试验研究和理论分析对GB50010-2010中各种结构构件的计算公式以及在承载能力和正常使用极限状态下的安全度设置水平又进行了大量研究。项剑锋(2016)针对我国规范GB50010-2010对配有预应力筋的受弯构件正截面和斜截面承载力计算公式中存在的问题进行分析，提出了简化计算公式16。周建民等对12根配置500MPa箍筋的钢筋混凝土梁进行受剪性能试验，并对其受剪性能、裂缝宽度和挠度进行了分析，结果表明：对配置500MPa级箍筋的混凝土梁,其斜截面受剪承载力有所提高，GB50010-2010能很好地预测集中荷载作用下混凝土梁的受剪承载力；但为了保证使用荷载下斜裂缝宽度不超过0.3mm的限值，建议在验算正常使用极限状态时，梁的剪力设计值不应超过按GB50010-2010计算的受剪承载力设计值的80%17。同期，李朋等(2016)依据DL/T5057-2009水工混凝土结构设计规范18,通过对12根配置高强箍筋的混凝土梁在集中荷载作用下的受剪试验，研究梁的挠度、箍筋应变、斜裂缝扩展规律及破坏形态，结果表明，配置高强箍筋的混凝土梁斜向开裂规律和受力特征与普通钢筋混凝土梁的基本相同，受剪承载力可按DLT50572009的公式计算，且有较高安全储备；当考虑荷载长期作用，且HRBF500级钢筋的抗拉强度设计值取为360MPa时，斜裂缝宽度满足正常使用极限状态的要求19。2018年，根据我国住房和城乡建设部的有关要求，参考有关国际标准和国外先进标准。在广泛征求意见的基础上，我国修订颁布了GB50068-2018建筑结构可靠性设计统一标准。原GB500682001建筑结构可靠性设计统一标准20同时废止。与原GB500682001相比，GB50068-2018建筑结构可靠性设计统一标准修订的主要内容包括21：(1)与GB50153-2008工程结构可靠性设计统一标准进行了全面协调；(2)调整了建筑结构安全度的设置水平，提高了荷载分项系数的取值，并在荷载的基本组合中，取消了原标准当永久荷载效应为主时起控制作用的组合式；(3)增加了地震设计状况，并对建筑结构抗震设计，引入了“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设计理念；(4)完善了既有结构可靠性评定的规定；(5)新增了结构整体稳固性设计的相关规定；(6)新增了结构耐久性极限状态设计的相关规定。1ACI318M-14"BuildingCodeRequirementsforStructuralConcretewS.AmericanConcreteInstituteCommittee318,FarmingtonHillsMI,524pp.2015.3.2ACI318uBuildingCodeRequirementsforStructuralConcrete(ACT318-19),CommentaryonBuildingCodeRequirementsforStructuralConcrete(ACl318R-19)”S.AmericanConcreteInstituteCommittee318,FarmingtonHillsMI,623pp.2019.6.3USArmyCorpsofEngineers.EM1110-2-2104mStrengthDesignforReinforced-ConcreteHydraulicStructuresw.1992.4EN1992-1-1:2014iiDesignofconcretestructures-Part1-1:GeneralrulesandrulesforbuiIdingswS.CEN,2014.5FIPModelCodeforconcreteStructures2010S.Ernst&Shon,WileyBrand,20136GB50010-2010混凝土结构设计规范(2015版)S.北京：中国建筑工业出版社，2015.7赵基达，徐有邻.混凝土结构设计规范修订概况(一HJ.建筑结构，2011,41(02):132-136.8邸小坛，叶列平，徐有邻.混凝土结构设计规范修订简介(二)一一混凝土结构的安全与抗灾性能J建筑结构，2011,41(03):118-1229朱爱萍，黄小坤，徐有邻.混凝土结构设计规范修订简介(七)一一混凝土结构的承载能力极限状态计算J.建筑结构，2011,41(08):140-142+7.10徐有邻.混凝土结构设计规范修订简介(五)一一试设计UL建筑结构，2011,41(06):141-145.11陶学康，李东彬，王晓锋，徐有邻.混凝土结构设计规范修订简介(八)一一预应力混凝土结构构件J.建筑结构，2011,41(10):146-151.12李云贵,李杰,徐有邻.混凝土结构设计规范修订简介(六)一一混凝土结构的结构分析J.建筑结构，2011,41(07):134-139.13刘刚，徐有邻.混凝土结构设计规范修订简介(四)一一基本构造问题J.建筑结构，2011,41(05):125-129.14朱爱萍，黄小坤，徐有邻.混凝土结构设计规范修订简介(九)一一混凝土结构的抗震设计J.建筑结构，2011,41(12):129-133+121.15陈肇元.我国的混凝土结构技术规范急需革新一一混凝土结构设计规范的问题讨论之四J.建筑结构，2009,39(11):107-114.项剑锋.16关于混凝土结构设计规范(GB50010-2010)受弯构件正截面和斜截面承载力计算公式的探讨J.建筑结构，2016,46(Sl):658-659.17周建民，司远，王眺，熊学玉.配置500MPa箍筋的混凝土梁抗剪性能试验研究J.同济大学学报(自然科学版)，2016,44(01):45-5218DLT5057-2009水工混凝土结构设计规范S.北京：中国电力出版社，2009.19李朋，郑鸿飞，张宪堂，张永波.水工结构高强钢筋混凝土梁受剪性能试验研究J.实验力学，2016,31(02):253-262.20GB50068-2001建筑结构可靠度设计统一标准S.北京：中国建筑工业出版社，2001.21GB50068-2018建筑结构可靠性设计统一标准S.北京：中国建筑工业出版社，2018.四、重大分歧意见的处理经过和依据无五、标准中尚存在主要问题和今后需要进行的主要工作目前标准修编过程中不存在主要问题，今后工作主要是进一步加强管理，广泛征求意见，结合收集的征求意见进一步完善本规程的修订，按要求完成送审稿及报批稿，力争该规程早日服务于新时期水工混凝土结构设计工作。六、标准实施建议建议标准颁布之后，加大宣贯培训工作。七、其他说明事项无